我们是宇宙中唯一的人类吗？

本文来自微信公众号： 新浪探索 （ID：sinascience） ，作者：新浪探索，头图来自：unsplash

让我们从一个限定条件开始说起。当一些研究者猜测不止存在一个宇宙时， 今天的我们仍将自己的想象力限制在一个“信息泡泡”中 ：宇宙就像一个球体，其半径约等于138亿年前时间开始以来光所走过的距离。考虑到宇宙的膨胀，这个信息泡泡的半径约为460亿光年。其他理论上的宇宙，以及其他不一样的物理定律，都存在于我们的宇宙泡泡之外，超出了我们的审视能力。

在这里，不妨为我们的讨论再加一个限定条件：这里所说的生命，是指任何自我维持的化学反应网络，它能够从环境中代谢能量，并按照达尔文的自然选择规则进行繁殖。因此，宇宙中再没有比我们更先进的心智机器了；没有奇异的、孕育着恒星的智能星云，也没有居住在虫洞当中、被赋予某种集体自我意识的纳米机器人——“飞面大神”倒是更说得过去 （见下文） 。

一、整个宇宙所共享的基础

基于这些认识，现在我们可以真正开始讨论了。也许现代科学取得最引人注目的结果之一，就是让我们认识到， 浩瀚的时空中适用着相同的物理学和化学定律 。我们现在能够观测到数十亿光年之外的恒星和小星系，它们的历史也已经有数十亿年了。当我们观察并分析它们的性质时，会发现它们具有相同的化学元素 （尽管比例不同） ，而且它们的演变遵循着与太阳相同的动态规律。无论何时何地，物理学和化学定律都是一样的。这使得我们这些生活在地球上的生物也可以将探索的视野扩展到整个宇宙。

我们还知道现代天文学的另一个惊人发现， 那就是大多数恒星都拥有多颗行星，而这些行星往往拥有自己的诸多卫星 。每一颗行星或卫星都自成一个世界，具有独特的物理性质和化学组成。行星有大有小，有岩石构成的，也有气态的；有的拥有很多卫星，有的只有一两个，或者没有。行星的旋转就像陀螺一样，具有或大或小的转轴倾角 （地球的转轴倾角约为23.5度，天王星则是惊人的97.7度） 。行星的大气层有的厚，有的薄，其中含有的气体成分各不相同。这样的例子不胜枚举。

二、飞面大神

以整数估计，仅我们所处的银河系就拥有大约1万亿个世界，每一个世界都是独特的实体，拥有自己的历史。

如果我们把宇宙泡泡中数千亿的其他星系加进来，就可以计算出宇宙中大约有1万亿万亿 （a  trillion trillion） 个世界，误差约为100倍 （有人评论道，这个数值与阿伏伽德罗常数实在太过接近，这是一个无量纲的数，约为每摩尔6×10^23，最初定义为1克原子氢所含的原子数，后来重新定义为12克碳-12所含的原子数） 。

从这个角度，你可能会理所当然地认为，在这个世界多样性如此惊人的宇宙中，几乎一切都是可能的。乍一看似乎确实如此，但这种巨大的数量并不像表面上看上去的那么“自由”。物理学和化学定律的统一是极为强大的约束，限制了什么能存在，什么不能存在。

在科学中，我们不能真正排除可能存在的东西，只要它满足我们所知道的物理定律。 但我们可以通过物理学和化学定律来推断可能存在什么。 举个例子，“飞面大神”的存在在科学上就很说得通。我们可以想象，数十亿年前，一种类似章鱼的生物在MumbaXX星球上冒险离开水体；数百万年后，这种生物的触手上长出了羽毛，开始飞行。或者，它们可能没有长出羽毛，而是发展出了某种利用热空气——来自消化道或它们所取食的热液口——的机制，能像气球一样飞行。

三、碳规则

那么，当我们在宇宙的众多世界中搜寻生命时，能期望找到什么呢？目前还没有人能回答这个问题，但我们可以制定一些基本的规则。

规则1：生命将以碳为基础。 为什么？因为碳是一种很随和的原子，具有其他元素无法比拟的化学多样性。碳有4个未配对的外层电子，可以通过与其他化学元素共用这些电子而形成紧密的化学键。另一种潜在的替代元素是硅，但与碳相比，硅的生物化学成分将受到严重限制，其形成的化学键的强度大约只有碳的一半。生命需要多能化才能茁壮成长。

规则2：生命需要液态水。 当然，我们确实可以在永久冻土中找到冰冻的细菌，但它们并不是活的。本质上，生命就是一个复杂的生化反应网络，时刻将化合物移动到这个方向或那个方向，它需要一种溶剂，一种可以展开反应的介质。水由氧和氢组成，这是宇宙中最丰富的两种化学元素，具有明显的优势。此外，水还有一个非常独特的特性：固态的水 （冰） 比液态的水密度小，可以漂浮起来。

氨有时会被认为是另一种可能性，但它在室温下是气体，在常压下只有在零下28度以下时才会变成液体。一颗寒冷、大气厚重的行星可能拥有液态氨，但这对生命的要求就太高了。事实上，在这种条件下，任何生命形式的新陈代谢都会非常缓慢。水是一种神奇的物质，它是透明的，无色无味，并且会在冻结时膨胀 （对于寒冷气候中以水为基础的生命而言，这是一个非常关键的属性，因为冰下可以有液态水） 。水也是我们身体的最主要成分。

四、宇宙中还有其他人类吗？

有了这两个约束条件，生命的本质就十分简单了，它将包括碳、水和其他一些物质 （至少还有氮） 。

不过，继续深究下去，情况就没那么简单了。每个可能包含生命的行星都有自己的历史。因此，那里的生命也将有自己的历史，而它们的历史取决于宿主行星的历史。行星的特性决定了生命的形态。反过来，生活在某个星球上的任何生命都会塑造这个星球的属性。在每个世界中，自然选择都是一种历史条件下的生存压力。随着行星条件的变化——很多时候是由于生命的存在导致的——生命会以独特的方式适应。在不同的世界里，生命将会以截然不同的样貌呈现。

因此， 尽管生命具有共同的碳-水本质，但不同的行星上会产生不同的生命形式 。生命形式越复杂，它在其他地方被复制的几率就越低，即使是近似的复制。

如果“飞面大神”真的存在，它也应该只存在于宇宙的某一个世界中。同样，我们也只能存在于地球这个世界中。我们是宇宙中唯一的人类。如果回顾一下地球的生命史，我们会发现，智慧生命很可能是极其罕见的。尽管在物种之间的生存斗争中，智力是一种显而易见的优势，但它不是演化的目的；演化没有目的。

在拥有智能之前，生命只是在快乐地复制着；有了智能，它们的复制过程或许会显得不那么快乐。简而言之，这就是人类的本质状态。

综上所述，可以认为，人类确实在化学上与宇宙的其他部分存在联系——我们与任何其他假设存在的外星生物有着相同的生命基础。同时，人类又是独一无二的，所有其他生物也是如此。生命是一种神奇的力量。从一个碳基密码和一个共同的基因祖先开始，它可以在这个世界，也可能在其他世界，创造出惊人的多样性奇迹。

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